[发明专利]使用自定时的时分复用总线的互连

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域。更具体地，本发明涉及用于集成电路的互连设计。

背景技术

高速片上互连被用于诸如网络交换结构、存储开关、输入/输出虚拟化开关、多核中央处理单元互连以及新的片上网络产品的各种不同的应用。每种应用对互连都有独特的要求。一种类型的互连设计被称为点对点(P2P)。在最基本的形式下，点对点互连设计在需要连接的集成电路的每两个点之间提供专用线路。显然，相比于所连接的点的数量，点对点连接倾向于具有相对多数量的互连。

此类基本点对点连接的复杂度通常使它们无法在给定集成电路设计中实现。这些直接点对点互连需要N*(N-1)*W条线路，其中N是端口(点)的数量，而W是任何两个给定端口之间的连接的位宽。互连线路的总数具有O(N²)的性质。例如，在N为14且W为160的一个架构中，点对点仲裁通信量需要29，120条互连线路。

这样多数量的互连线路还在互连端口之间产生路由拥塞。响应于该拥塞，这些端口必须被放置得相距更远，以允许更大的路由通道空间，从而互连的长度变得更长。

更长的电路不仅减慢了互连速度，而且消耗更多功率，这是由较长线路的两种相关效应引起的，即较高的线路负载和可能需要用来满足定时需求的中间缓冲器的附加数量。在深亚微米工艺中，线路延迟与栅极延迟之比不断增大是另一有害因素。随着晶体管特征尺寸不断减小，线路缩小不能随之良好地进行。

因此，所需要的是至少部分地克服诸如上述那些问题的系统。

发明内容

上述和其它需求被一种方法满足，该方法包括：通过为集成电路的通信总线上的每个传输单元产生时钟触发，由此促使传输单元中的每个前一传输单元开始向传输单元中毗邻的后一传输单元以波前的形式发送信号，以在该总线上的传输单元之间发送包括数据和定时信息的信号，其中该波前在公共时间点在每个传输单元处发起，且每个传输单元对其在来自前一传输单元的信号中接收的数据和定时信息中的至少一种施加定时调节，以实现以下目的中的至少一个：(1)捕捉来自前一传输单元的数据；(2)将来自前一传输单元的数据无修改地中继至通信总线上的后一传输单元；以及(3)将新数据装载到通信总线，且已更新的定时信息在后一波前中。

附图简述

通过参照结合附图考虑的详细描述，本发明的其它优点将显而易见，附图未按比例绘制以更清楚地表现细节，在所有的若干附图中，相同附图标记表示相同元件，且其中：

图1A是单向菊花链环互连布局。

图1B是双向菊花链互连布局。

图2是根据本发明一实施例的端口传输单元的功能框图。

图3是图2的端口传输单元的代表性信号时序图。

图4A-4D是根据本发明一实施例的根据系统时钟快照的从源端口向目的地端口传输数据的表示。

图5A-5D是根据本发明的另一实施例的根据系统时钟快照的从源端口向目的地端口传输数据的表示。

详细描述

根据本发明的诸实施例的基本结构是相连端口的菊花链。图1示出以菊花链方式连接的四个端口的两个示例。图1A描述单向环中的环状菊花链。图1B描述开放式菊花链结构，其中双向连接形成双向环。注意，虽然图1A中的链流向是单向的，但可向该布局添加附加的链连接和传输单元以建立双向连接。

根据本发明在此描述的设计实施例的基本形式被指定为具有与图1A所描述相似的菊花链环结构的自定时时分复用(TDM)总线，其中用波前中继自定时代替了本地极高频时钟发生器。诸如图1中的传输单元之间的本文中所描述的通信线路由两种类型的信号组成：数据和自定时时钟。经同步的数据和自定时时钟从一个传输单元沿流动通道发送至下一传输单元。数据在到达一单元时通过自定时时钟之一的延迟版本自定时并以时钟脉冲的方式输入，以提供可靠的接收。如果到达该单元的数据需要被转发给后一单元，则在转发操作之前该数据和自定时时钟被重新同步。

传输单元

该传输单元具有三个主要功能：(1)传输；(2)接收；以及(3)在数据和时钟重新同步的情况下中继。除这些功能之外，传输单元还具有与端口通信的功能控制块，且在正确的时刻向TDM总线装载数据并从TDM总线取数据。

图2描绘该传输单元的框图。该传输单元由时钟选择电路213和227、数据通路复用器211、控制逻辑块215、中继数据寄存器212、新时钟发生块214、三个延时块228、229、230以及两个可选择性调节的延时块218和219组成。存在提供给所有传输单元的一个系统时钟输入信号208——全局单元时钟。图3给出一些传输单元信号的信号时序图的示例，其中时间复用因子为4。